关联交叉口短时交通流可预测性分析及组合预测算法

文中首先根据交叉口交通流参数时间序列的相关性对关联交叉口进行定义,给出关联交叉口短时交通流可预测分析的几个定量指标,以及交通流时间序列最大Lya-punov指数的计算方法;然后提出在短时交通流时间序列的可预测分析基础上,选取一组预测模型并建立基于RBF网络的非线性组合预测模型,提出了关联交叉口短时交通流的组合预测算法;最后对实测短时交通流进行仿真试验,结果表明组合预测方法相对于单项预测方法具有更好的预测性能.     

基于XGBoost的短时交通流预测模型

为提高路段短时交通流的预测精度,选取路段平均旅行时间作为预测指标,建立了一种基于极端样度上升(extrem gradient boosting,XGBoost)的短时交通流预测模型。首先通过对交通流数据的分析,在考虑交通流时空特性的基础上,分别构建目标路段时间序列训练集、测试集以及时空序列训练集、测试集,然后基于XGBoost模型以及构建的训练样本集建立时间序列预测模型以及时空序列预测模型,并利用训练好的模型进行预测,最后将模型预测结果与线性回归模型、神经网络模型预测结果进行比较。实验结果表明:基于XGBoost的短时交通流预测模型能够对路段未来时段平均旅行时间进行比较准确的预测,其中时间序列预测模型均方根误差为5. 32,时空序列预测模型均方根误差为4. 82,均低于线性回归模型和神经网络模型,且相比于仅考虑时间因素的短时交通流预测模型,同时考虑时空因素的预测模型得到的误差更低,预测效果更好。     

基于交通流参数相关的阻塞流短时预测卡尔曼滤波算法

提出一种考虑交通流参数相关关系的卡尔曼滤波算法,实现阻塞流状态下道路网交通流短时预测.在交通流守恒方程的基础上,借鉴偏微分方程求解Lax-Wendroff格式离散的思想,结合阻塞流状态下交通流时间和空间特性及进出口匝道等因素的影响,建立阻塞流状态下交通流短时预测状态空间模型,并设计基于卡尔曼滤波方法的模型求解算法.最后以北京市某一区域路网为例,进行了实证性研究.研究结果表明:所建立的阻塞流状态下交通流短时预测卡尔曼滤波算法由于同时考虑了时间和空间因素,能够使预测平均绝对百分比误差(MAPE)控制在10%以内;平均MAPE仅为7.96%.相同条件下,ARIMA模型和Elman模型预测MAPE分别为19.88%和10.51%.     

交通流的混沌特性分析及其预测

实时准确的短时交通流预测是智能交通系统中实现交通控制和诱导的关键技术之一.首先,采用饱和关联维数法和互信息量法对交通流时间序列的嵌入维数和延迟时间进行计算,并根据计算结果对交通流时间序列进行相空间重构;然后,采用wolf方法计算其最大Lyapunov指数,并对其进行功率谱分析,结果表明,交通流时间序列具有噪声;最后,分别采用基于BP神经网络和RBF神经网络的预测模型对交通流时间序列进行预测,结果表明,2种模型对短时交通流均能较好预测,但后者的预测精度较高,预测速度较快.嵌入维数;延迟时间;相空间重构;BP神经网络;RBF神经网络     

考虑最优时滞因子时空模型的高速公路短时交通流预测研究

针对高速公路短时交通流预测问题,提出了考虑最优时滞因子的高速公路时空模型。首先通过相关系数计算确定了空间状态变量的个数,随后计算获得每个变量的最优时滞次数,完成空间模型部分的数据预处理,然后分别从连续性时间序列和周期性时间序列两个方面建立时间状态变量,最后分别构建以经典的线性回归和随机森林算法为基学习器的集成预测器LR_Adaboost和RF_Adaboost,利用训练完毕的模型对兰海高速贵阳北收费站路段的实时交通流量进行预测验证,结果证明考虑最优时滞因子的时空模型相对基本的时空模型有更好的预测效果。     

考虑最优时滞因子时空模型的高速公路短时交通流预测

针对高速公路短时交通流预测问题,提出了考虑最优时滞因子的高速公路时空模型。首先通过相关系数计算确定了空间状态变量的个数,随后计算获得每个变量的最优时滞次数,完成空间模型部分的数据预处理,然后分别从连续性时间序列和周期性时间序列两个方面建立时间状态变量,最后分别构建以经典的线性回归和随机森林算法为基学习器的集成预测器LR_Adaboost和RF_Adaboost,利用训练完毕的模型对兰海高速贵阳北收费站路段的实时交通流量进行预测验证,结果证明考虑最优时滞因子的时空模型相对基本的时空模型有更好的预测效果。     

基于混沌理论和MEA-BPNN模型的快速路短时交通流预测

为提高短时交通流预测的精度,在分析北京市二环路实测交通流数据时空特性和混沌性的基础上,利用混沌理论方法对交通流量时间序列进行相空间重构,并基于思维进化算法提出一种改进的BP神经网络模型,将重构的时间序列数据作为模型输入进行交通流预测。结果表明,基于该模型的预测结果与基于传统BPNN模型的预测结果相比,均方根误差、平均绝对误差和平均绝对百分误差分别下降31.11%、20.71%和37.28%,证明了模型具有更精确的预测能力。     

基于IFA优化RBF神经网络的短时交通流预测模型

针对短时交通流不确定性极强引起的预测结果精度低的问题,提出一种改进萤火虫算法(IFA)优化RBF神经网络的短时交通流预测模型(IFA-RBF).该模型通过引入线性递减惯性权重和混沌机制,来改进FA后期存在的易陷入局部极值和种群多样性匮乏的不足,利用IFA优化RBF神经网络的连接权重和基函数宽度,以提升RBF神经网络的短时交通流预测精度.实验结果表明,与Elman、BP、RBF和FA-RBF模型相比,构建的短时交通流预测模型(IFA-RBF)具有更高的预测精度,预测值与实际值拟合度较高.     

结合时间注意力机制的Bi-GRU-Atten的短时交通流预测

为使用深度学习模型预测未来高速公路交通流的情况,利用双向门控循环单元算法（Bi-GRU）从双向传播中提取信息,充分学习到历史交通流的时间相关特征,同时采用注意力机制通过正确分配权重来区分交通时间序列的重要性,进一步提高预测的计算效率。采用开源高速公路数据集对模型进行验证,结果表明：与递归神经网络算法、长短期记忆网络算法、双向长短期记忆网络算法,以及没有结合注意力机制的双向门控循环单元算法相比,本文所提算法在计算效率和预测精度方面更优,可以用于短时交通流的预测。     

基于时间序列与GSVMR模型的短时交通量组合预测

交通流预测是实时控制与诱导的前提,是智能交通系统实现的理论基础,对短时交通量预测方法的研究具有重要意义。分析中国短时交通流预测研究的现状,同时对目前被广泛应用于城市道路短时交通量预测的基于统计理论模型、神经网络模型等几种模型进行了简要概述及评价,最后以南昌市庐山南大道交通量实际数据为例,利用时间序列与GSVMR模型的组合短时交通量预测理论进行了预测。研究结果表明:与时间序列及GSVMR模型预测方法的预测结果相比,组合模型的预测精度有明显提高,结果令人满意。     

一种联合优化算法及其在混沌时间序列预测中的应用

为了提高混沌时间序列预测精度,利用相空间重构和预测模型参数间的相互联系,提出一种基于遗传算法的混沌时间序列参数联合优化方法.该方法首先将相空间重构和预测模型参数作为遗传算法的个体,混沌时间序列预测精度作为适应度函数,通过选择、交叉和变异等遗传操作获得最优参数,最后利用混沌时间序列实例对联合优化方法进行验证性测试.实验结果表明:相对于传统参数优化方法,联合优化方法大幅度提高混沌时间序列的预测精度,为混沌时间序列预测提供一种新的思路.     

基于角度分布的高维数据流异常点检测算法

为了有效检测高维数据流中的异常点,提出一种基于角度分布的高维数据流异常点检测(DSOD)算法.运用基于角度分布的方法准确识别高维数据集中的正常点、边界点以及异常点;构造了基于正常集、边界集的小规模数据流型计算集,以降低算法在空间以及时间上的开销;建立了正常集、边界集的更新机制,以解决大数据流的概念转移问题.在真实数据集上的实验结果表明,所提出的DSOD算法的效率高于Simple VOA算法与ABOD算法,并且适用于大数据流上的异常点检测.     

基于EEMD-IGSA-LSSVM的超短期风电功率预测

为了提高风电场输出功率的预测精度,在保证安全操作的前提下,建立了一种基于集合经验模态分解(EEMD)、改进引力搜索算法(IGSA)、最小二乘支持向量机(LSSVM)相结合的风电功率组合预测模型.首先运用EEMD算法将风电功率时间序列分解成一系列复杂度差异明显的子序列;其次利用相空间重构(PSR)对已分解好的子序列进行重构,对重构后的每个子序列分别建立IGSA-LSSVM预测模型,为分析不同核函数构造LSSVM的差异性,建立了8种核函数LSSVM预测模型,利用IGSA算法求解其模型;最后以中国内蒙古地区的某一风电场为算例,仿真及验算结果表明,利用IGSA算法寻优得到的指数径向基核函数核参数和惩罚因子构建的LSSVM模型具有较高的预测准确性;与EEMDWNN,EEMD-PSO-LSSVM等5种常规组合模型相比,所提出的指数径向基核函数的EEMD-IGSA-LSSVM组合模型能有效、准确地进行风电功率预测.     

基于核极限学习机的负荷多粒度预测模型

台区负荷数据不仅作为时序数据呈现自相关性,还易受台区环境因素影响呈现非平稳性,因此预测精度不仅与预测模型结构有关,还与输入数据的时序特征有关。为了提高台区负荷的预测精度,提出一种基于混沌时序分析与核极限学习机的短期负荷多粒度预测模型。针对负荷数据的非平稳特征,通过变分模态分解算法将非平稳的原始信号转换成一系列相对平稳的子信号;针对负荷数据中的自相关特征,通过混沌时序分析方法,求解各个模态输入预测模型时的时间窗大小;构建多粒度核极限学习机预测模型,解决负荷数据中非平稳、自相关性对负荷预测的不利影响,提高模型的预测精度。结果表明,负荷的预测精度受输入数据时间窗大小的影响,不同模态分量的最佳时间窗的大小不同。采用混沌相时序分析的方法评估各个模态分量的最佳时间窗大小,可以有效提升核极限学习机的预测精度。     

一种基于小波网络的混沌时间序列判定

在对混沌时间序列与随机序列的不同特征进行分析的基础上,提出一种可对二者予以区分的判定算法.并结合具有优异特性的小波函数,构造一种小波神经网络.最终给出基于小波网络的集成的混沌时间序列判定-预测算法.     

基于混沌算法神经网络的高校师资预测

本文提出一种基于混沌算法神经网络的师资预测模型,该算法通过在前馈式神经网络连接权空间学习算法的动力学方程中引进一非线性自反馈项,使得网络具有良好的函数近似能力,应用这种算法的神经网络对我国高等院校的师资需求进行预测,为我国有关高等院校的教育决策提供依据.     

基于改进自适应粒子群算法的混合核函数最小二乘支持向量机大坝变形预测

针对大坝变形影响因素的复杂性以及监测数据的非线性、随机波动大和预测难度大等问题,提出一种改进自适应粒子群(particle swarm,PSO)算法的混合核函数最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)模型,实现了大坝水平变形的时间序列预测方法.基于Mer...     

基于混沌时间序列的水电机组状态短期预测

基于混沌时间序列短期可以预测的特点,构建水电机组状态短期预测。用采样周期确定相空间时延τ,G-P算法确定关联维数从而确定相空间的嵌入维数m,小数据量法证明水电机组振动状态的混沌特性。在重构相空间中,运用加权一阶局域法构建水电机组状态短期预测模型。结果表明:混沌特性指数λ=0.2605的水电机组振动状态具有混沌特性,可以在最佳嵌入维数m=4的情况下进行预测,实例结果表明采用混沌理论进行水电机组状态短期预测是可行的。     

MKLasso模型的算法与模型选择

在KLasso模型基础之上,引入多核函数与多核参数重新建立的一种更为广发的非线性的多核KLasso模型（MKLasso模型）,采用基于梯度Boosting的思想的算法进行求解,并依据人类观察事物的一个基本特征,即人眼位于数据空间较近时能够看清细节,较远时只能够看清整体结构的特性设计了一种模型选择策略,通过实际的3个数据集设计6组试验,来验证该算法的有效性。模拟试验结果表明：MKLasso模型的预测能力明显优于KLasso模型,其预测均方误差提高了10倍;该算法运行高效,抗噪声能力强,在参数选择方面又有一定自己的优势,可以直接选择核参数,算法大大降低了调试与运算时间。     

办公建筑运行能耗的混沌时间序列复合预测

针对办公建筑已有的能耗预测方法中未能考虑到能耗数据的混沌变化特性,提出了一种基于混沌时间序列的办公建筑运行能耗预测方法.对研究对象的时间序列进行相空间重构,判断其具备混沌特性,建立混沌理论和支持向量回归的组合模型进行训练,采用Markov链消除组合模型由于参数传递产生的累积误差,得到最终预测结果.为了验证算法的有效性,以西安某办公建筑的能耗监测数据为例进行实例分析,并与非线性自回归神经网络、支持向量回归等其他预测方法进行对比.实验结果表明,经过Markov修正后的混沌时间序列组合模型预测精度显著提高,预测效果优于其他方法,且更符合办公建筑能耗的变化规律,为节能优化提供有效的数据支撑.